聚乙二醇改性環(huán)氧丙烯酸陰極電泳涂料用乳液的制備

李學良，聶孟云，劉華，肖正輝

(合肥工業(yè)大學化學工程學院，安徽合肥230009)

摘要：以聚醚多元醇改性環(huán)氧丙烯酸酯為主體樹脂制備了陰極電泳涂料用乳液。討論了聚醚多元醇的種類和用量對改性環(huán)氧丙烯酸乳液及其涂膜性能的影響，以及擴鏈反應溫度和時間對環(huán)氧基轉化率的影響。通過紅外光譜(FT-IR)和熱重分析(TG)對改性前后的環(huán)氧丙烯酸陽離子樹脂進行了表征。試驗發(fā)現(xiàn)，以PEG1000為擴鏈劑，用量為13%~14%，在90°C下反應4h，制得的改性環(huán)氧丙烯酸乳液平均粒徑65.49nm，ζ電位58.3mV，乳液黏度0.21Pa·s，常溫下放置300d未分層。改性后的陰極電泳涂料漆膜柔韌性為0.5mm，附著力0級，硬度2H，沖擊強度50kg·cm，耐水性達到208h，性能明顯優(yōu)于改性前的漆膜。

關鍵詞：陰極電泳涂料;環(huán)氧丙烯酸酯樹脂;聚乙二醇;改性;柔韌性

中圖分類號：TQ630.1文獻標志碼：A

文章編號：1004–227X(2012)02–0057–05

1·前言隨著人們環(huán)保意識的增強，對涂料所含有機溶劑的揮發(fā)和有害氣體的排放控制要求越來越嚴格。作為水性涂料的電泳涂料具有一些典型特征[1-3]，如以水為溶劑，無毒、無污染、無火災隱患，基本無有害氣體排放，高泳透力等。陰極電泳涂料憑借環(huán)保、對金屬基體無腐蝕性、優(yōu)良的防腐蝕性能和簡便的涂裝工藝而得到廣泛應用。常用的陰極電泳涂料主體樹脂有環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚丁二烯樹脂以及聚氨酯樹脂等[4-5]。其中，環(huán)氧樹脂陰極電泳涂料性能穩(wěn)定，并因其漆膜具有優(yōu)異的耐腐蝕性、耐化學藥品性、耐水性以及強附著力等優(yōu)點而應用最為廣泛[6]。但是其耐候性較差且質脆，故改性后的陰極電泳涂料常用在金屬基體的底漆和裝飾方面[7-10]。

針對環(huán)氧樹脂陰極電泳涂料存在的問題，基于丙烯酸樹脂具有高耐候性、高裝飾性等優(yōu)點以及聚醚含有柔性鏈段而具有優(yōu)良的柔韌性，本文采用聚醚多元醇改性環(huán)氧丙烯酸樹酯作為主體樹脂制備陰極電泳涂料，在以聚醚多元醇對環(huán)氧樹脂擴鏈的基礎上，經接枝丙烯酸酯、胺化、有機酸中和及乳化等工藝制備陰極電泳涂料乳液，以期改善電泳漆漆膜的耐候性和柔韌性，并著重研究了聚醚種類、用量以及擴鏈改性的溫度和時間對乳液和漆膜性能的影響。

2·實驗

2.1主要原料和試劑

環(huán)氧樹脂E-44，工業(yè)級，鎮(zhèn)江丹寶樹脂有限公司;丙二醇甲醚、乙酸丁酯，分析純，國藥集團化學試劑有限公司;聚乙二醇PEG400和PEG1000、聚丙二醇PPG1000，化學純，隴西化工有限公司;N–甲基二乙醇胺(催化劑)，化學純，上海凌峰化學試劑有限公司;過氧化二苯甲酰(BPO)、偶氮二異丁腈(AIBN)、二乙醇胺和三乙醇胺(胺化劑)、冰醋酸、苯乙烯和丙烯酸正丁酯和丙烯酰胺等，均為化學純，購自國藥集團化學試劑有限公司。

2.2儀器設備

Spectrum-2000型傅里葉紅外光譜儀，美國Perkin-Elmer公司;TG209-F3型熱重分析儀，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;XS90型Zeta電位分析儀，Malvern公司;NDJ-7型旋轉黏度計、XHR-150鉛筆硬度計和QFZ漆膜附著力試驗儀，上海天平儀器廠。

2.3合成工藝

在裝有冷凝回流管的四口燒瓶中加入E-44和乙酸丁酯與丙二醇甲醚的混合溶劑，攪拌使其充分稀釋，升溫至90°C，加入聚醚多元醇和少量催化劑，在氮氣保護下恒溫攪拌反應4h;升溫至100°C，將溶有引發(fā)劑BPO和丙烯酸酯單體的液體于2h內滴加至四口燒瓶后，補加少量引發(fā)劑AIBN，然后升溫至105°C，反應2h;降溫至90°C，加入適量胺化劑，反應2h。向上述反應體系中加入計算量的冰醋酸，充分反應后降溫至50°C，加水乳化，最后加入陽離子封閉型異氰酸酯固化劑，即制得陰極電泳涂料乳液。篩選出的聚乙二醇改性陰極電泳涂料乳液的配方如下(以質量分數表示)：

E-44環(huán)氧樹脂65%

聚乙二醇14%